本文關鍵詞：超空泡航行體傾斜出水過程動力特性研究

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【摘要】：當物體運動速度達到一定程度時，就會產生空化現象，又稱汽蝕現象，汽蝕會對機械造成損傷，早期人們都極力避免空化現象的發(fā)生。當發(fā)現超空泡能夠實現減阻的特性之后，研究人員開始對超空泡進行大量的研究，尤其在軍事魚雷等軍事應用方面較為顯著。但是在眾多水下航行體運動過程問題大都集中在垂直出水或入水，對航行體的傾斜出水方面研究的較少。在傾斜出水過程中，航行體的慣性力方向與重力方向不一致，受力與垂直出水過程相比更為復雜，使航行體在出水過程中超空泡的輪廓形態(tài)受到一定的影響。基于以上背景，本文對超空泡航行體傾斜出水過程進行了一定的研究。 本文通過可視化實驗裝置對不同頭型，不同長徑比，不同發(fā)射速度以及不同發(fā)射角度的航行體的傾斜出水過程進行了觀察，并通過高速攝影儀拍下此過程。研究了這些因素對超空泡的形成及潰滅的影響，計算分析了在這些因素影響下的水動力學參數的變化規(guī)律，并通過數值模擬對部分工況進行了驗證。實驗研究發(fā)現傾斜出水的航行體會產生很長的空泡尾跡，在穿過液面的過程中會產生非對稱型噴濺。傾斜出水的航行體產生的空泡不是軸對稱的，而是上面厚下面薄的空泡形狀，隨著越來越接近液面，空泡的非對稱性越來越明顯，在航行體頭部表現的更加明顯。發(fā)現對于相同液面高度，不同頭型產生完整閉合的超空泡的壓力不同，當超空泡在水中沒有閉合時，在航行體出水之后，空泡尾跡會繼續(xù)運動并與空泡尾跡后部斷裂，產生閉合現象。發(fā)現傾斜出水時，重力對阻力系數的影響作用可以忽略。將測量實驗產生的超空泡輪廓外形與Logvinovich的經驗公式進行對比后發(fā)現輪廓的整體形狀較為接近，但是實驗值中超空泡的下半部分比理論研究值略小。利用數值模擬的方法模擬了不同頭型，不同發(fā)射角度的航行體的傾斜出水過程，對超空泡的生成、發(fā)展以及潰滅有了直觀的了解。航行體在傾斜出水運動時，空泡先在航行體的尾部生成，然后在雙肩產生，繼而生長發(fā)展至超空泡，并將之與實驗對照，，發(fā)現超空泡的不對稱性，驗證了數值模擬方法的正確性。另外，還分析了航行體的壓力分布圖，解釋了航行體產生不對稱空泡的原因。
【關鍵詞】：超空泡 傾斜出水 動力特性 空泡形態(tài) 數值模擬
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 研究的背景、目的及意義9-12
• 1.1.1 研究的背景9-11
• 1.1.2 研究的目的及意義11-12
• 1.2. 國內外研究的現狀12-14
• 1.2.1 國外實驗研究現狀12-13
• 1.2.2 國內實驗及理論研究現狀13-14
• 1.3 出水過程數值模擬的研究現狀14-16
• 1.4 本論文的創(chuàng)新點及研究的主要內容16-18
• 第2章 超空泡航行體運動的理論研究分析18-28
• 2.1 超空泡的影響因素19-20
• 2.2 超空泡的形態(tài)輪廓及外形尺寸20-23
• 2.3 超空泡航行體出水載荷分析23-25
• 2.4 超空泡航行體的穩(wěn)定性理論研究25-28
• 第3章 超空泡航行體傾斜出水過程的實驗研究28-69
• 3.1 實驗模型28-29
• 3.2 實驗裝置與試驗方法29-31
• 3.2.1 實驗發(fā)生裝置29-31
• 3.3 超空泡航行體出水過程的穩(wěn)定性影響分析31-46
• 3.3.1 不同頭型對超空泡航行體出水的影響31-36
• 3.3.2 長徑比對傾斜超空泡出水的影響36-39
• 3.3.3 不同初速度對超空泡航行體的影響39-44
• 3.3.4 發(fā)射角度對超空泡航行體的影響44-46
• 3.4 航行體出水過程中參數的變化分析46-65
• 3.4.1 頭型對航行體出水過程中參數的影響46-55
• 3.4.2 長徑比對航行體出水過程中參數的影響55-58
• 3.4.3 初速度對航行體出水過程中參數的影響58-63
• 3.4.4 發(fā)射角度對航行體出水過程參數的影響63-65
• 3.5 航行體出水前空泡輪廓的發(fā)展情況及分析65-69
• 第4章 超空泡航行體出水過程的數值研究69-84
• 4.1 超空泡傾斜出水過程數值模擬的理論研究69-75
• 4.1.1 基本控制方程：69-70
• 4.1.2 湍流模型70-71
• 4.1.3 多相流模型與空化模型71-73
• 4.1.4 動網格技術73-75
• 4.2 航行體傾斜出水時計算模型、網格劃分、邊界條件75-77
• 4.2.1 數值模擬計算模型75
• 4.2.2 數值模擬網格劃分和邊界條件75-76
• 4.2.3 數值計算方法設置76-77
• 4.3 超空泡航行體出水數值結果分析77-84
• 第5章 總結與展望84-86
• 5.1 本文總結84-85
• 5.2 本文研究展望85-86
• 參考文獻86-91
• 致謝91-92
• 攻讀碩士論文期間取得的研究成果92

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：582595